JPH09286118A - インクジエットプリンタのインク残量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクカートリッジやキャリッジ等に駆動電
極を配置したり、配線したりすることなく、インク残量
を検出することができるインクジェットプリンタのイン
ク残量検出装置を提供する。 【解決手段】 ヘッドドライバ３２によって、インク残
量検出用液室２４Ａの両側に位置するインク液室２４，
２４よりインクを噴射させることで、液室２４Ａの両側
の２２側壁を変形させ、インク噴射孔２７ｂを通じて所
定回数だけインクが噴射せしめる。その所定回数の噴射
後、コンパレータＣＯＭによってインク残量検出用液室
２４Ａの両側壁２２，２２の駆動電極２８Ａ，２８Ａ間
の電位差を設定電圧と比較して、残量インクの有無を検
出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンタのインク残量検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、インクが供給されるインク液
室と、該インク液室を構成し、かつ分極された圧電部で
少なくとも一部が構成された側壁と、前記圧電部に駆動
電界を発生するために前記側壁に形成された駆動電極と
を備え、前記駆動電極より印加される駆動電界を受け
て、圧電厚みすべり効果により前記側壁が変形し、前記
インク液室のインクに圧力を与えてインクを噴射し、印
字を行うインクジェットプリンタは知られている。

【０００３】そして、このようなインクジェットプリン
タにおいて、インク残量検出が行われているが、そのイ
ンクの残量検出は、インクタンク内に２つの電極を配置
し、２つの電極間の電気抵抗からインクの有無を検出し
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにしてインク残量を検出するようにすると、インクタ
ンク内に、本来必要としない電極を特別に配置しなけれ
ばならず、また、そのような電極を配置すると、インク
タンクから、該インクタンクが装着される部分の制御基
板への配線が必要であった。

【０００５】本発明はかかる点に鑑みてなされたもの
で、インクカートリッジやキャリッジ等に駆動電極を配
置したり、配線したりすることなく、インク残量を検出
することができるインクジェットプリンタのインク残量
検出装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、イン
クが供給されるインク液室と、該インク液室を構成し、
該インク液室を構成し、該インク液室内のインクに圧力
変動を与える圧力発生素子を有する側壁と、前記圧力発
生素子に駆動電力を供給するために前記側壁に形成され
た駆動電極とを備え、前記駆動電極より印加される駆動
電力を受けて、前記圧力発生素子によりインク液室のイ
ンクに圧力変動を与えてインクを噴射し、印字を行うイ
ンクジェットプリンタのインク残量検出装置であって、
前記インク液室とは別に設けられ前記インク液室に連通
するインク残量検出用液室と、該インク残量検出用液室
よりインクを噴射させる噴射駆動手段と、該噴射駆動手
段を制御して所定回数だけインク残量検出用液室よりイ
ンクを噴射させる噴射制御手段と、該噴射制御手段より
の信号を受け、所定回数のインク噴射の終了後、上記イ
ンク残量検出用液室内の電気抵抗の変動に基づいて残量
インクの有無を検出するインク残量検出手段とを備える
構成とする。

【０００７】請求項１の発明によれば、インクの残量検
出時には、噴射制御手段によって噴射駆動手段が制御さ
れ、インク残量検出用液室より所定回数だけインクが噴
射せしめられる。所定回数の噴射終了後、インク残量検
出手段によってインク残量検出用液室内の電気抵抗の変
動に基づいてインクの有無が検出される。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１のインクジェ
ットプリンタのインク残量検出装置において、前記圧力
発生素子が、分極された圧電部で少なくとも一部が構成
され、前記駆動電極より印加される駆動電界を受けて変
形し、前記インク液室の容積を変化させることにより当
該液室内のインクに圧力変動を与えるものである。

【０００９】請求項２の発明によれば、分極された圧電
部で少なくとも一部が構成された圧力発生素子が、駆動
電極より印加される駆動電界を受けて変形せしめられ、
前記インク液室の容積を変化させるので、当該液室内の
インクに圧力変動が与えられる。

【００１０】請求項３の発明は、請求項２のインクジェ
ットプリンタのインク残量検出装置において、さらに、
前記圧力発生素子は、前記インク液室を構成する側壁を
なし、前記駆動電極は、該側壁の両側面の少なくとも一
部に形成されたものであり、前記インクジェットプリン
タは、印字に関与せず、各インク液室の間に位置し前記
側壁にて構成される非噴射室を有するものであり、前記
インク残量検出用液室は、前記非噴射室のうちの少なく
とも１つである。

【００１１】請求項３の発明によれば、印字に関与せ
ず、各インク液室の間に位置し前記側壁にて構成される
非噴射室のうちの少なくとも１つがインク残量検出用液
室とされ、印字に関与しない非噴射室を利用してインク
残量が検出されるようにされ、インク液室による通常の
印字の際には何ら問題を生じない。

【００１２】請求項４の発明は、請求項３のインクジェ
ットプリンタのインク残量検出装置において、前記噴射
駆動手段が、インク残量検出用液室の両側に位置するイ
ンク液室よりインクを噴射させることで、インク残量検
出用液室の両側壁を変形させ、インクを噴射させるもの
である請求項４の発明によれば、インク残量検出用液室
の両側に位置するインク液室よりインクを噴射させるこ
とで、インク残量検出用液室の両側壁を変形させ、イン
ク残量検出用液室内のインクが噴射せしめられる。

【００１３】請求項５の発明は、請求項３又は４のイン
クジェットプリンタのインク残量検出装置において、前
記インク残量検出手段が、インク残量検出用液室の内壁
に形成された２つの駆動電極間の電位差を検出すること
により、インクの有無を検出するものである。

【００１４】請求項５の発明によれば、インク残量検出
手段によって、インク残量検出用液室の駆動電極間の電
位差を検出することにより、インク残量検出用液室内の
インク、従ってインクジェットプリンタのインク残量の
有無が検出される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１６】インクジェットプリンタの全体構成を示す
図１において、インクジェットプリンタ１はフレーム２
を有し、円筒形状のプラテンローラ３が回転可能に配置
されている。プラテンローラ３は、給紙カセット又は手
差し給紙部から供給された記録紙４を印字ヘッド５に対
面させながら搬送するものであり、紙送り機構の一部を
構成している。

【００１７】上記プラテンローラ３の上側には、記録紙
４をプラテンローラ３に密着させるプレッシャローラ６
が設けられている。プラテンローラ３にはプラテンギヤ
３ａが一体的に設けられ、該プラテンギヤ３ａが紙送り
モータ７（図４参照）によって回転駆動され、それによ
ってプラテンローラ３が回転するように構成されてい
る。尚、上記プラテンギヤ３は、記録紙４を１枚づつプ
ラテンローラ３に給紙するための給紙ギヤ列（図示せ
ず）にも駆動力を伝達するように構成されている。

【００１８】上記プラテンローラ３の前方には、キャリ
ッジ１１が設けられている。キャリッジ１１は、上記印
字ヘッド５及び該印字ヘッド５に供給するためのインク
を収容するインクカートリッジ１２がそれぞれ交換可能
に搭載され、プラテンローラ３の軸線と平行に設けられ
たキャリッジ軸１３に沿って移動可能に構成されてい
る。これによって、上記印字ヘッド４は、プラテンロー
ラ３の軸線に沿って往復移動せしめられる。

【００１９】上記フレームの右側裏面には、キャリッジ
１１を駆動するキャリッジ駆動モータ１４が配設されて
いる。キャリッジ駆動モータ１４は、ベルト１５を介し
てキャリッジ１１を駆動するものであり、ステップモー
タあるいはＤＣモータが使用される。また、ベルト１５
に沿って、プラテンローラ３側には、目盛が付されてい
るテープ状の位置ゲージ１６が配設されている。

【００２０】また、上記プラテンローラ３の左側には、
印字ヘッド５の回復機構が配設されている。このような
回復機構が設けられているのは、インクジェット式の印
字ヘッド５は、使用中に内部に気泡が発生したり、吐出
面上にインクの液滴が付着したりする等の原因により吐
出不良を起こすので、これを良好な吐出状態に回復させ
るためである。回復機構としては、印字ヘッド５内の不
良インクを吸引するパージ装置１７、印字ヘッド５のノ
ズル面をワイピングするワイピング部材を有するワイピ
ング装置１８等が採用されている。

【００２１】また、上記印字ヘッド５は、図２に示すよ
うに、液室下壁２１から一体的に立設され分極された圧
電部で少なくとも一部が構成された液室側壁２２と、該
液室側壁２２の上側に接着固定されるカバープレート２
３とを備え、液室下壁２１、液室上壁となるカバープレ
ート２３と、左右の液室側壁２２，２２によって区画さ
れて、印字のための噴射されるインクが供給されるイン
ク液室２４が多数溝状に形成されている。尚、本実施例
では、圧電部は図２において紙面下向き方向に分極され
ている。各インク液室２４は、液室下壁の後端部に近い
ところで浅くなっている。カバープレート２３には、イ
ンク導入口２５、それに接続したマニホールド２６が形
成されている。そして、各インク液室２４の上面がカバ
ープレート２３で覆われることにより、各インク液室２
４の後端部がマニホールド２６、インク導入口２５を介
して、インク供給源であるインクカートリッジ１２に接
続される。液室下壁２１及びカバープレート２３の前面
にはノズルプレート２７が接着固定され、該ノズルプレ
ート２７には各インク液室２４に対応してノズル孔２７
ａが形成されている。

【００２２】各インク液室２４の液室側壁２２には、該
液室側壁２２の圧電部に分極方向とほぼ直交する駆動電
界を発生させるために駆動電極２８Ａ，２８Ｂが設けら
れている。基板２９には、各インク液室２４に対応した
導電パターン３０が形成され、該導電パターン３０と駆
動電極２８Ａ，２８Ｂとはワイヤボンディングによって
導線３１で接続されている。そして導電パターン３０
は、図３に示すように、インク噴射を駆動制御するヘッ
ドドライバ３２が連係されている。そして、前記駆動電
極２８Ａにより印加される電界を受けて、圧電厚み滑り
効果により前記液室側壁２２が変形し、前記インク液室
２４のインクに圧力を与えてインクを噴射するようにな
っている。尚、駆動電極２８Ｂは接地されている。

【００２３】また、図４に示すように、上記キャリッジ
駆動モータ１４及び紙送りモータは、それぞれモータド
ライバ３３Ａ,３３Ｂを介して、記録紙４の有無を検出
するペーパセンサ３４及びキャリッジ１１の原点位置を
検出する原点センサ３５よりの信号に基づいて、操作パ
ネル３６からの操作信号により、第１の制御手段３７
（ワンチップマイコン）によって駆動制御される。この
第１の制御手段３７は、印字タイミング信号等を第２の
制御手段３８（Ｇ／Ａ）に送り、ヘッドドライバ３２を
介して印字ヘッド５を駆動するようになっている。

【００２４】第２の制御手段３８は、キャリッジ１１の
移動量を検出するエンコーダセンサ３９、イメージメモ
リ４０及び、セントロインタフェース４１を介してホス
トコンピュータ４２に連係されている。また、ＲＡＭ４
３，ＲＯＭ４４とアドレスバス及びデータバスを介して
連係されている。

【００２５】そして、インク液室２４からインク液滴を
噴射するためには、当該インク液室２４に対応する特定
の駆動電極２８Ａに対し電圧を印加し、他の駆動電極２
８Ａを接地すると、液室側壁２２には互いに対向する方
向の電界が発生し、液室側壁２２が圧電厚み滑り効果に
より、公知のようにそれぞれ反対方向に傾斜変形して両
者が「く」字形をなし（図５参照）、インク液室２４の
容積が減少し、インク液室２４内のインクがインク液滴
となり、ノズル孔２７ａから噴射される。

【００２６】次に、特定の駆動電極２８Ａへの電圧の印
加が除去されると、インク液室２４の容積状態が減少状
態から自然状態へと変化してインク液室２４の容積が増
大することとなり（図６参照）、その結果、インク液室
２４の圧力が減少する。この圧力減少によって、インク
液室２４内にインクカートリッジ１２からマニホールド
２６を介してインクが供給される。

【００２７】尚、上記の駆動方法以外に、以下の方式に
よりインク液滴を噴射することが可能である。まず、駆
動電極２８Ａに電圧を印加し、液室側壁をそれぞれ外方
に「く」字形をなすように変形させる。すると、インク
液室２４の容積が増大され、それに伴う負圧によりイン
ク液室２４にインクが供給される。その後、駆動電極２
８Ａへの電圧の印加が除去されると、側壁２２の弾性力
によりインク液室２４の容積状態が増大状態から自然状
態へと変化してインク液室２４内の圧力が増大する。そ
の結果、インク液室２４内のインクがインク液滴とな
り、ノズル孔２７ａから噴射される。尚、この場合、圧
電部は図２において紙面上向き方向に分極されている必
要がある。

【００２８】前記印字ヘッド５とヘッドドライバ３２
を、インク残量検出との関係で、図７に基づいて説明す
る。

【００２９】各インク液室２４（図７においてはＣｈ
１，Ｃｈ２，Ｃｈ３，・・・）に臨む両液室側壁２２，
２２の壁面の駆動電極２８Ｂ，２８Ｂは全て接地されて
いる。そして、２つのインク液室２４，２４（図７にお
いてはＣｈ１，Ｃｈ２）の間に、インク残量検出用液室
２４Ａが形成され、該液室２４Ａの両側の液室側壁２
２，２２に駆動電極２８Ａ，２８Ａが形成されている。
このインク残量検出用液室２４Ａに臨む駆動電極２８
Ａ，２８Ａは、他のインク液室２４，２４間、例えば、
図７におけるＣｈ２，Ｃｈ３の間に位置する室に臨む駆
動電極２８Ａ，２８Ａと同様に、ヘッドドライバ３２に
連係されている。

【００３０】ヘッドドライバ３２は、２つのトランジス
タＰＮＰ１，ＮＰＮ１、ＰＮＰ２，ＮＰＮ２、ＰＮＰ
３，ＮＰＮ３を有するドライバＤｒ１，Ｄｒ２，Ｄｒ３
と、該ドライバＤｒ１，Ｄｒ２，Ｄｒ３と駆動電極２８
Ａ，２８Ａとの間に介設された抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３
と、インク残量検出手段としてのコンパレータＣＯＭと
を有する。そして、各ドライバＤｒ１，Ｄｒ２，Ｄｒ３
の２つのトランジスタＰＮＰ１，ＮＰＮ１、ＰＮＰ２，
ＮＰＮ２、ＰＮＰ３，ＮＰＮ３が、印字のためのインク
を噴射するインク噴射室２４，２４（Ｃｈ１，Ｃｈ２に
対応）間に位置する、インク残量検出用液室２４Ａの駆
動電極２８Ａ，２８Ａに連係されている。そのインク残
量検出用液室２４Ａにインク残量検出用のインク噴射孔
２７ｂが形成される。このインク噴射孔２７ｂの開孔方
向は、記録紙の方向にインク液滴が飛ばない方向に向け
られている。尚、各ドライバＤｒ１，Ｄｒ２，Ｄｒ３の
トランジスタＰＮＰ１〜３はインク噴射時にＯＮし、ト
ランジスタＮＰＮ１〜３は非インク噴射時にＯＮするよ
うに制御されるものである。

【００３１】また、ヘッドドライバ３２においてドライ
バＤｒ１のトランジスタＰＮＰ１とドライバＤｒ２のト
ランジスタＮＰＮ２をＯＮとすることで、ドライバＤｒ
２に抵抗Ｒ２を介して連係されるインク残量検出用液室
２４Ａ内の一方の駆動電極２８Ａの電位がコンパレータ
ＣＯＭの＋側に印加され、該コンパレータＣＯＭが、−
側に印加されている比較電圧（設定電圧）と比較して、
インク残量検出用液室２４Ａの電位が比較電圧よりも大
きい場合は、電気抵抗が大きくインク残量がないものと
判断してコンパレータＣＯＭがＨレベルの信号を出力
し、小さい場合は電気抵抗が小さくインク残量があるも
のと判断してコンパレータＣＯＭがＬレベルの信号を出
力するようになっている。即ち、前記液室２４Ａの駆動
電極２８Ａ，２８Ａ間の電位差（電気抵抗）を検出する
ことにより、インクの有無が検出される。

【００３２】続いて、上記ヘッドドライバを利用してイ
ンク残量検出を行うための具体的な制御の流れを、図８
に沿って説明する。

【００３３】スタートすると、まず、キャリッジ１１が
移動せしめられて、印字ヘッド５がインク残量検出のた
めに予め設定されたメンテナンス位置に移動せしめられ
（ステップＳ１）、インク残量検出のための噴射カウン
ト数（例えば６０００回）が設定される（ステップＳ
２）。尚、ここで、噴射カウント数を６０００回に設定
しているのは、本例においては、インク残量検出用液室
２４Ａの大きさが幅９７μ、高さ２３０μ、長さ１１３
７μであり、インク噴射孔２７ｂを通じての１回当たり
のインク噴射量が３８ｐｌであることから、インク残量
検出用液室２４Ａ内にインクがなくなるのは、約６００
０回噴射すればよいとの考えから、噴射カウント数は６
０００回に設定されている。

【００３４】その設定後、インク残量検出用のインク噴
射孔２７ｂが形成されている液室２４Ａの両側のインク
液室２４，２４（具体的には図７におけるｃｈ１，ｃｈ
２）よりインクを噴射させる（ステップＳ３）。つま
り、インク液室２４，２４を同時駆動することにより、
インク残量検出用液室２４Ａを構成する側壁２２，２２
を変形させて圧力変動を生じさせ、ノズル噴射孔２７ｂ
よりインク液滴を噴射する。本実施例の場合、インク残
量検出用液室２４Ａはその容積を自然状態から増大、そ
して自然状態へと変化させることによりインク液滴の噴
射を行う。これによって、それの間に位置する液室２４
Ａにおいてもインク噴射孔２７ｂを通じてインクの噴射
が行われる（噴射駆動手段）。

【００３５】この噴射終了後、ステップＳ２で設定され
た噴射カウント数を１だけ減算し（ステップＳ４）、そ
れから、噴射カウント数が正であるか否かを判定する
（ステップＳ５）。

【００３６】正であれば、所定の噴射カウント数の噴射
を行っておらず、まだ噴射する必要があるので、ステッ
プＳ３にまで戻り、ステップＳ３〜Ｓ５の処理を繰り返
す（噴射制御手段）。その一方、正でなければ、所定の
噴射カウント数だけの噴射が終了しているので、ヘッド
ドライバ３２においてドライバＤｒ１のトランジスタＰ
ＮＰ１とドライバＤｒ２のトランジスタＮＰＮ２をＯＮ
とし（ステップＳ６）、コンパレータＣＯＭの出力が、
ＨレベルであるかＬレベルであるかを判定し（ステップ
Ｓ７）、Ｌレベルであれば電流が流れていることからイ
ンク残量があると判断されるので、そのまま終了し、Ｈ
レベルであれば、インク残量がないと判断されるので、
その旨を、例えば操作パネル３６に設けられた表示部
（図示せず）において表示し（ステップＳ８）、終了す
る。

【００３７】前記実施の形態においては、インク残量検
出用液室２４Ａを、印字のためにインクを噴射するイン
ク液室２４，２４間に設け、特別な配線等を不要として
いるが、インク残量検出用液室を設けるのはその部分に
限られることはなく、印字ヘッド５の他の部分に別途設
けるようにしても、同様にインク残量の検出ができるの
は勿論である。

【００３８】

【発明の効果】請求項１の発明は、上記のように、噴射
制御手段によって、インク液室のうち特定のインク液室
より所定回数だけインクが噴射せしめ、その後、インク
残量検出手段によって上記特定のインク室内の電気抵抗
によりインクの有無を検出するようにしているので、簡
単にインク残量を検出することができる。

【００３９】請求項２の発明は、分極された圧電部で少
なくとも一部が構成された圧力発生素子が、駆動電極よ
り印加される駆動電界を受けて変形し、インク液室の容
積が変化するようにしているので、当該液室内のインク
に簡単に圧力変動を与えることが可能となる。

【００４０】請求項３の発明は、インク液室間に位置す
る、印字を行わない非噴射室をインク残量検出用液室と
しているので、インク残量検出手段を設けたことによっ
て、通常の印字の際に何ら問題を生じることがないし、
特別な配設を施す必要もない。

【００４１】請求項４の発明は、インク残量検出用液室
の両側に位置するインク液室よりインクを噴射させるこ
とで、インク残量検出用液室の両側壁を変形させ、イン
ク残量検出用液室内のインクを噴射するようにしている
ので、特別な駆動手段を用いることなく、インク残量検
出用液室内のインクを噴射することができる。

【００４２】請求項５の発明は、インク残量検出手段に
よって、インク残量検出用液室の内壁に形成された２つ
の駆動電極間の電位差を検出することによりインクの有
無を検出するようにしているので、簡単にインク残量を
検出することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインクジェットプリンタの斜視図
である。

【図２】本発明に係る印字ヘッドの説明図である。

【図３】本発明に係る基板とヘッドドライバとの関係を
示す図である。

【図４】本発明に係る制御系のブロック図である。

【図５】インク噴射動作の説明図である。

【図６】インク噴射動作の説明図である。

【図７】ヘッドドライバと各インク液室の駆動電極との
関係を示す図である。

【図８】制御の流れを示すフローチャート図である。

【符号の説明】

１ インクジェットプリンタ ５ 印字ヘッド ２２ 側壁 ２４ インク液室 ２４Ａ インク残量検出用液室 ２７ｂ インク残量検出用インク噴射孔 ２８Ａ，２８Ｂ 駆動電極 ３２ ヘッドドライバ ＣＯＭ コンパレータ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクが供給されるインク液室と、該イ
   ンク液室を構成し、該インク液室を構成し、該インク液
   室内のインクに圧力変動を与える圧力発生素子を有する
   側壁と、前記圧力発生素子に駆動電力を供給するために
   前記側壁に形成された駆動電極とを備え、前記駆動電極
   より印加される駆動電力を受けて、前記圧力発生素子に
   よりインク液室のインクに圧力変動を与えてインクを噴
   射し、印字を行うインクジェットプリンタのインク残量
   検出装置であって、 前記インク液室とは別に設けられ前記インク液室に連通
   するインク残量検出用液室と、 該インク残量検出用液室よりインクを噴射させる噴射駆
   動手段と、 該噴射駆動手段を制御して所定回数だけインク残量検出
   用液室よりインクを噴射させる噴射制御手段と、 該噴射制御手段よりの信号を受け、所定回数のインク噴
   射の終了後、上記インク残量検出用液室内の電気抵抗の
   変動に基づいて残量インクの有無を検出するインク残量
   検出手段とを備えることを特徴とするインクジェットプ
   リンタのインク残量検出装置。
2. 【請求項２】 前記圧力発生素子は、分極された圧電部
   で少なくとも一部が構成され、前記駆動電極より印加さ
   れる駆動電界を受けて変形し、前記インク液室の容積を
   変化させることにより当該液室内のインクに圧力変動を
   与えるものであるところの請求項１記載のインクジェッ
   トプリンタのインク残量検出装置。
3. 【請求項３】 さらに、前記圧力発生素子は、前記イン
   ク液室を構成する側壁をなし、前記駆動電極は、該側壁
   の両側面の少なくとも一部に形成されたものであり、 前記インクジェットプリンタは、印字に関与せず、各イ
   ンク液室の間に位置し前記側壁にて構成される非噴射室
   を有するものであり、前記インク残量検出用液室は、前
   記非噴射室のうちの少なくとも１つであるところの請求
   項２記載のインクジェットプリンタのインク残量検出装
   置。
4. 【請求項４】 前記噴射駆動手段は、インク残量検出用
   液室の両側に位置するインク液室よりインクを噴射させ
   ることで、インク残量検出用液室の両側壁を変形させ、
   インクを噴射させるものであるところの請求項３記載の
   インクジェットプリンタのインク残量検出装置。
5. 【請求項５】 前記インク残量検出手段は、インク残量
   検出用液室の内壁に形成された２つの駆動電極間の電位
   差を検出することにより、インクの有無を検出するもの
   であるところの請求項３又は４記載のインジェットプリ
   ンタ。